у вигляді карбонила і збереженні в твердому залишку міді, кобальту і частини заліза у формі сульфідів, які не взаємодіють з оксидом (II) вуглецю.
У файншейне частина міді присутній в металевій формі, а деяка частина нікелю пов'язана з сіркою. Тому при карбонілюванням промислових сплавів можлива взаємодія металевої міді з сульфідом нікелю за схемою твердофазної реагування:
Ni 3 S 2 + 4Cu=2Cu 2 S + 3Ni (2.75)
Ni + 12CO=3Ni (CO) 4 (2.76)
Додавання реакцій (2.76) і (2.75) дає сумарну реакцію
Ni 3 S 2 + 4Cu + 12CO=2Cu 2 S + 3Ni (CO) 4 (2.77)
Можливо також протікання реакцій через утворення проміжного з'єднання COS:
Ni 3 S 2 + + 12CO=3Ni (CO) 4 + 2СOS (2.78)
сos + 4Cu=2Cu 2 S + 2CO (2.79)
Додавання реaкцій (2.78) і (2.79) також дає реакцію (2.77).
При температурах карбонилирования сплавів можливе протікання реакцій взаємодії металевих кобальту з сульфідом нікелю:
Ni 3 S 2 + 2Co=2CoS + 3Ni (2.80) 3 S 2 + 2Fe=2FeS + 3Ni (2.81)
Кристалізація металевого нікелю з пара карбонила може протікати або як гетерогенний процес на заздалегідь підготовленій твердої поверхні, або як гомогенна реакція в обсязі газу. Однак виникають в останньому випадку тверді частинки нікелю служать реакційної поверхнею для процесу розкладання карбонила нікелю. Так що в будь-якому випадку має місце гетерогенний процес розкладання карбонила нікелю.
Реакція розкладання карбонила нікелю починається з освіти нестійкого субкарбоніла нікелю:
Ni (CO) 4=Ni (CO) 3 + CO (2.82)
Подальше розкладання субкарбоніла нікелю в обсязі може відбуватися за рахунок відщеплення СО з утворенням металевого нікелю.
При великих концентраціях карбонила нікелю можливий інший механізм утворення металевого нікелю. Молекули карбонила нікелю, які частково втратили оксид вуглецю, утворюють агрегації за рахунок утворення зв'язків метал - метал. В результаті виникають металеві кластери з приєднаними карбонільними групами, типу Me x (CO) y. У міру подальшої агрегації відбувається перетворення кластерів в частки металу з адсорбованим на поверхні оксидом вуглецю.
Промислове здійснення карбонільного процесу було вперше здійснено в Англії. Процес здійснювався при атмосферному тиску. Він характеризувався громіздкою апаратурою і тривалої тривалістю. Підвищення тиску різко збільшує швидкість процесу і зрушує рівновагу реакції (2.82) вправо. При цьому стає можливим збільшити температуру до 190-220 о С, що також призводить до збільшення швидкості реакції, яка характеризує утворення карбонила нікелю. У промислових умовах процес проводять при тиску 17-25 МПа і при температурі 190-220 о С. Процес складається з наступних основних стадій:
) обробка сировини після його відповідної підготовки оксидом вуглецю під тиском 21-25 МПа і температурі 200-220 о С;
) ректифікація забрудненого карбонила нікелю;
) термічне розкладання чистого карбонила нікелю з отриманням нікелевого порошку і оборотного оксиду вуглецю.
В якості сировини служить мідно-нікелевий Файнштейн, анодний нікелевий скрап, гранульований феронікель. Сировина піддається дробленню до оптимальної крупності матеріалу 10-25мм. При обробці боле крупного матеріалу виникають труднощі дифузії оксиду вуглецю в всередину окремих шматків. При обробці більш дрібного матеріалу утруднюється просмоктування оксиду вуглецю через шар шихти і має місце великий її винесення з реактора. Після завантаження сировини реактор промивають азотом для витіснення повітря і ретельно промивають оксидом вуглецю. Тривалість обробки матеріалу оксидом вуглецю становить 3-4 діб. Витяг нікелю в карбоніл нікелю становить 96-98%. При обробці значна частина заліза, кобальту і практично вся мідь залишається в твердому залишку.
Виходить з реактора газ разом з парами карбонила нікелю після очищення від пилу направляється в трубчастий теплообмінник. Температура газу складає близько 220 о С. У теплообміннику газ охолоджується до 150 о С. Охолоджений газ з теплообмінника поступає в холодильник - конденсатор, де охолоджується до 10-15 о С. Оскільки температура кипіння карбонила нікелю становить 43 о С, то в результаті охолодження карбоніл нікелю конденсується і рідкий карбоніл збирається в збірнику-осаджувачами високого тиску.
Відокремлений від карбонила нікелю оксид вуглецю направляється в циркуляційний компресор, де його тиск підвищується до 1,5-2,0 МПа, після чого він повертається в реактор.
...
